水肥耦合灌溉模式比較效益分析

朱雪輝 黃喜良

(1.周口市節約用水辦公室，河南周口 466000；2.河南省農田水利水土保持技術推廣站，河南鄭州 450003)

1 引言

據不完全統計，我國農業灌溉水有效利用系數僅為0.536，用水量占全社會用水總量的55%以上。化肥利用率僅占35.2%，不僅造成嚴重的資源浪費，而且引起了一系列的環境問題，農業可持續發展面臨重大挑戰。大力發展節水農業，實施化肥使用量零增長行動，推廣普及水肥一體化等農田節水技術，全面提升農田水分生產率和化肥利用率，是保障水安全和糧食安全，促進農業可持續發展的必經之路。

水肥耦合灌溉是利用管道灌溉系統，將肥料溶解在水中，同時進行灌溉與施肥，適時、適量地滿足農作物對水分和養分的需求，實現水肥同步管理和高效利用的節水農業集成技術，是現代農業生產方式的重要組成部分。

由于我國現存的以家庭聯產責任制為基礎的分散經營模式，造成了因灌溉工程措施與農藝措施融合不足、農業附加值低、建設成本高等形成的投入產出效益低的問題，制約了水肥耦合灌溉技術的發展。輸水管道到田間后，給水栓以下仍然大水漫灌，化肥隨著漫灌的水分肆意流淌，造成面源污染和深層滲漏污染地下水。另一方面，化肥、農藥的過量使用增加了生產成本，影響了農業產出效益，挫傷了農民種糧的積極性。基于上述問題，加強對水肥耦合灌溉集成灌溉效益的研究，分析效益成本形成的機理，提出應對措施，為規模化推廣提供技術支撐，十分必要。

2 水肥耦合灌溉與工程節水灌溉比較效益分析

利用農業比較效益分析方法，選取同水肥耦合灌溉與工程節水灌溉模式緊密的因子進行分析，旨在揭示各個因子之間效益形成的機理。農業比較效益是指在市場經濟體制條件下，農業與其他經濟活動在投入產出、成本收益之間的相互比較，是體現農業生產利潤率相對高低、衡量農業生產效益的重要標準。提高農業比較效益是實現農業現代化和產業化的一個根本支撐點，提高農業比較效益，對于增加農民收入、加快城鄉統籌推進、保持經濟社會健康可持續發展意義重大。

2.1 經濟效益分析

2.1.1 灌溉增收效益

灌溉增收效益是指因灌溉措施而提高的糧食產值。本次分析按改善灌溉模式測算，其增產效益為10%。農產品影子價格取值主要來源于國家公布的糧食最低收儲價格。根據科學測算，農田水利對糧食生產的貢獻率為40%左右，化肥對糧食生產的貢獻率為20%左右，因此在計算灌溉效益的基礎上，計算40%的節水灌溉分攤系數和20%的化肥分攤系數后的效益為直接增產增收效益，比較結果見表1。

表1 增產增收效益對比分析

2.1.2 節水與節能效益分析

節能效益是指節水灌溉工程項目實施后，由于改進了輸水系統，改善了灌溉條件，灌溉用水量減少，用電量相應降低，這種因用水量減少導致電能使用量降低而帶來的效益為節能效益。經實際測算，80m深機井，每使用1m3水灌溉農田耗電0.3kW·h，換0.50元/(kW·h)，計算節水與節能效益，見表2。

表2 節水節能效益分析

2.1.3 節地效益分析

節水灌溉項目中節地效益的計算，主要考慮由田間灌溉農渠、毛渠配水改為低壓管網輸水節約的耕地面積。噴灌、微灌、水肥耦合灌溉還減少了田間畦埂占地面積。參考實測經驗數據，管道輸水與渠道輸水相比，省地2%，噴灌、微灌、水肥耦合省地3%。單季作物種植節地占年節地的50%，具體節約耕地情況見表3。

表3 節地效益分析

2.1.4 省工效益分析

根據經驗測算數據，低壓管灌每公頃年省工30個工日，噴灌每公頃年省工37.5個工日，微灌每公頃年省工45個工日。實施水肥耦合灌溉集成措施后，每公頃年省工90個工日。以初級工定額單價計算，每個工日按20元計，則低壓管灌年省工效益為600元/hm2，噴灌年省工效益為750元/hm2，微灌年省工效益為900元/hm2，水肥耦合年省工效益為1800元/hm2，見表4。

2.1.5 節肥效益分析

實施水肥耦合集成灌溉技術后，實時精準施肥，肥隨水流，小麥節肥120kg/hm2，玉米節肥131kg/hm2，氮磷鉀肥料平均單價1.4元/kg，則年節肥351元/hm2，見表5。

表4 省工效益分析

表5 節肥效益分析

2.2 投資分析

根據豫中平原井灌區高效節水灌溉投資構成，以60m水源井為灌溉系統，以不同灌溉形式為一個控制灌溉單元，配套機電設備和首部工程、田間管網、地面灌溉設備等進行靜態投資測算，見表6。

表6 豫中平原區大田作物灌區高效節水灌溉投資分析

3 效益對比分析

3.1 經濟效益對比分析

3.1.1 經濟效益內部各因子之間的比較分析

對效益內部各因子的對比分析見表7，低壓管灌工程效益為水肥耦合灌溉效益的27.41%，噴灌工程效益為水肥耦合灌溉效益的43.03%，微灌工程效益為水肥耦合灌溉效益的54.06%。

表7 效益內部比較分析

續表

3.1.2 投入產出比較效益分析

對工程投資和年綜合效益的對比分析見表8，低壓管灌的投資回報率為19.92%，噴灌為21.43%，微灌為24.36%，水肥耦合為43.77%。

表8 效益內部比較分析

3.2 社會和生態效益對比分析

3.2.1 社會效益

a.水肥耦合灌溉模式集灌溉、施肥、管理于一體，可實時灌溉、節水節肥增效、減輕勞動強度、提高作物品質、增加農民收益，調動農民種糧積極性。

b.促進農業生產方式的轉變。水肥耦合一體化灌溉模式自動化程度高，灌水施肥一次完成，節省人力投入，可引導農民向科學灌溉、科學施肥生產方式轉變。

c.促進農業生產結構的調整。水肥耦合一體化灌溉模式，精準灌溉，作物品質提高，附加值增加，可引導農民實時調整作物種植品種和種植面積，提高產出水平。

d.促進土地流轉。水肥耦合一體化灌溉省工省時、自動化程度高，使農民從灌溉、施肥、撒藥的繁忙生產過程解脫出來，從事其他增值勞動，促進了土地經營模式的轉變以及土地的流轉步伐，為規模化、集約化經營的現代農業發展創造了條件。

3.2.2 生態環境效益

實施水肥耦合灌溉工程大大提高了灌溉水利用系數，節約的水量，補充生態用水；噴灌、微灌可有效改善田間小氣候，增加地面空氣濕度，調節溫度和晝夜溫差。水肥一體精準灌溉可減少農藥化肥使用量，減少面源污染；精準灌溉，減少深層滲漏，減少農藥化肥對地下水體的污染。

4 結語

本文通過對水肥耦合灌溉和節水工程灌溉效益的分析，揭示了各因子效益形成的機理，在比較分析中顯示了水肥耦合灌溉模式的優越性，其增產、增收、節水、節肥、減少面源和點源污染效果明顯。因此，在大田糧食作物規模性發展水肥耦合灌溉模式，從經濟角度完全可行，從社會和生態考量，與資源節約型和環境友好型農業發展的理念相輔相成。